光伏發電網電壓操作技能評析范文

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適應大規模光伏接入的二級電壓控制

二級無功電壓控制的主要目的是在一級無功電壓控制的基礎上補償電壓的慢變化，通過改變一級無功電壓控制機端電壓設定值及投切容抗器，主動補償分區內中樞母線電壓偏差，擴大發電機等控制源的無功電壓控制范圍，實現分區內各機組及容抗器的協調控制。考慮到光伏發電的并網方式，二級無功電壓控制更適合“大規模集中開發、高壓接入”的光伏電站無功電壓控制。傳統的二級無功電壓控制主要考慮電源側發電廠機組無功協調控制，使電源送出點電壓滿足要求，保證重要樞紐母線的電壓水平。而大規模光伏發電集中高壓并網，直接接入電網主網運行，勢必會造成主網光伏發電并網點的電壓波動，影響主網的電壓水平。此時，單靠電源側發電廠機組的無功控制能力已無法滿足電網電壓調節需求，需要在充分發揮光伏電站無功調節能力的同時，考慮電網樞紐變電站及光伏電站并網變電站的無功調節能力，通過實現多種無功源的共同協調控制，保證電網重要電源點和電壓支撐點的電壓水平。

適應大規模光伏接入的三級電壓控制

三級無功電壓控制主要從經濟角度出發，降低全網損耗，根據電網實時運行狀態，利用無功潮流優化技術計算全網無功電壓最優潮流分布，給出各個區域中樞母線電壓和重要聯絡線的無功設定范圍，結合二級無功電壓控制實現全網目標控制。三級無功電壓控制則更適合“分散開發、低電壓就地接入”的光伏電站無功電壓控制。含光伏發電的三級無功電壓控制，除具備常規無功優化潮流計算能力外，在進行無功優化建模和選擇控制策略時，需要考慮光伏并網發電的運行特征，在光伏發電出力達到峰值及快速變化階段，需要自動動態調整三級無功電壓控制的建模方式、控制周期及控制策略，以適應電網無功調節需求。同時，在計算各個區域中樞母線電壓和重要聯絡線的無功設定范圍時，要充分考慮各區域內的光伏并網及運行特點，綜合評估各區域內的無功調節能力，選擇適當的控制策略及區域間無功互補策略，維持全網無功電壓運行水平。

含光伏發電的多種無功源協調控制技術分析

根據光伏電站接入電網方式的不同，可以分直接并網方式、間接并網方式2種。不同的并網方式應采用不同的協調控制方法實現全網的無功源協調控制。

1直接并網方式下的協調控制方法

直接并網方式（如圖3所示），即光伏電站直接或通過升壓站連接至匯聚站并入電網主網架運行。直接并網方式下，光伏電站類似于一座直調發電廠，通過其升壓站可以拓撲搜索到并網點母線，可以直接在網、省調度中心調度側進行建模、控制，因此直接并網方式可以通過二級無功電壓控制實現控制目標。通過二級無功電壓控制模式，光伏電站參與全網的系統調壓，維持其并網電壓在指定范圍內。如果光伏電站自身無功調節能力充足，通過并網點恒電壓控制模式，則可以將并網點母線定義為控制母線來維持母線電壓值；如果光伏電站自身無功調節能力不足，則可以將并網點母線定義為關鍵母線，基于區域電壓控制原則，通過協調包括光伏電站、發電廠及樞紐變電站在內的多種無功源進行無功優化，維持并網點母線的電壓水平。

2間接并網方式下的協調控制方法

間接并網方式（如圖4所示），即光伏電站通過地區電網內低電壓等級變電站（如35kV或10kV），并入地區電網運行。間接并網方式下，光伏電站類似于地區電網內的“小電廠”，不能在網省調度側拓撲搜索到其并網點母線，只能在地區調度側進行建模、控制，因此間接并網方式只能通過三級無功電壓控制實現控制目標。與直接并網方式運行光伏電站的控制目標有所不同，間接并網方式運行光伏電站的控制目標是滿足其區域內各節點的電壓目標范圍。通過三級無功電壓控制模式，將光伏電站劃分歸某一個控制區域，只參與其所屬區域內的系統調壓，維持其并網電壓的目標值。

3基于省、地聯合的光伏分層分區協調控制方法

通常，對于一個完整的網省級電網，其光伏發電的發展勢必同時包含直接并網及間接并網方式，如何建立省地一體聯合的光伏分層分區協調控制機制，具有重要的實際意義。從網省級調度來看，地區調控區域無功調節能力可以等值為一個虛擬的可調無功源。從地區調度來看，網、省級調控區域則可以等效為一個電壓基本恒定的大系統。因此，根據網、省級調控域和地區調控區域的無功電壓調節能力和角色，對光伏發電進行分層、分區協調控制(如圖5所示)，一方面可以通過地區調控區域，在滿足當地電壓約束前提下調節光伏電站無功出力，減少無功電壓傳輸損耗；另一方面通過網省級調控區域從大電網層面對包括光伏電站、常規電廠發電機組等無功源的統一協調，維持整個電網的電壓水平。省、地一體聯合無功電壓控制從全網角度出發，兼顧各區域電壓控制需求，在網省、地區兩級無功電壓控制建模基礎上，通過二級電壓控制及三級電壓控制轉變光伏電站在無功電壓調節過程中的被動角色，充分發揮間接、直接并網運行光伏電站的無功調節能力，共同協調電網中各類無功源，保證各區域及全網無功電壓的運行水平。

結論

（1）光伏發電的快速規模化發展，打破了傳統的電網無功電壓控制模式，增加了電網無功電壓水平的控制難度，對光伏發電無功電壓控制技術的研究，對含大規模光伏發電電網的安全穩定運行有重要意義。（2）由于光伏電站無功調節能力普遍不足，建立光伏發電與傳統無功源的協調機制，是維持含大規模光伏發電電網電壓水平的可行性較強的技術方式。（3）通過研究含光伏發電的電網無功電壓控制技術，對于光伏發電的規劃、發展有重要的實際意義。

作者：施佳鋒沈燕耿多馬軍丁茂生馬冬冬單位：寧夏電力公司華能寧夏能源有限公司